JP2002307964A

JP2002307964A - カルダン軸受

Info

Publication number: JP2002307964A
Application number: JP2002068300A
Authority: JP
Inventors: Karl-Heinz Bade; カール−ハインツ・バデ; Michael Schutz; ミカエル・シュッツ
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2002-10-23
Also published as: US20020131660A1; EP1241367A2; DE10112453A1; MXPA02001954A; BR0200776A; DE10112453C2; EP1241367A3

Abstract

(57)【要約】【課題】全ての運転領域においてカルダン軸受の振動
が自動車ボディから十分に遮断されるように、半径方向
及び軸方向で可撓性を示すカルダン軸受を提供する。【解決手段】本願発明のカルダン軸受は、転がり軸受
を有し、この転がり軸受の外輪がボディに固定可能な支
持体リングと弾性部材を介して結合しているカルダン軸
受であって、弾性部材（16）が転がり軸受（13）の外輪
（５）に付設されている２つのゴム湾曲部（２、２’）
を有し、このゴム湾曲部（２、２’）が環状の中空室
（14）を形成し、転がり軸受（13）が支持体リング
（３）に弾性的に支持可能であるように、中空室（14）
内に当接緩衝材（１）が配置されていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受を有
し、この転がり軸受の外輪が、ボディに固定可能な軸受
支持体と弾性部材を介して結合しているカルダン軸受に
関する。

【０００２】

【従来の技術】独国特許第19748726号明細書からは、転
がり軸受の外輪が、剛性の高い環状ケーシング部材とエ
ラストマーからなるバネ成形体を介して結合する軸受装
置が公知である。断面においてＣ字形に構成されたゴム
成形体は、半径方向及び軸方向で可撓性を示すカルダン
軸の軸受を実現している。独国特許第4033592号明細書
には、自動車のカルダン軸受をリングリップを介して弾
性軸受に支持することが提案されている。

【０００３】この公知の軸受システムは、所定の限界振
幅まで、軸受の振動を吸収し、かつ振動が自動車ボディ
に伝達するのを妨げる。しかしながら共振する場合に
は、この限界振幅を上回ることがある。その結果、当接
時の騒音が生じ、これは当接面をゴムジャケットで被覆
する場合であっても自動車の室内に伝播することがあ
る。これにより走行時の快適性は著しく損なわれてしま
う。

【０００４】このような問題は、独国特許第4317062号
明細書において、共振領域においても有害な振動運動を
運転室から遮断可能な、油圧減衰式カルダン軸受によっ
て解決されている。この軸受によれば、軸受の極端な偏
倚が、液体を充填した環状の中空室によって吸収され
る。しかしながらこの油圧減衰式カルダン軸受の製造に
は比較的費用がかかる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、全て
の運転領域においてカルダン軸受の振動が自動車ボディ
から十分に遮断されるように、半径方向及び軸方向で可
撓性を示すカルダン軸受を提供することにある。このと
き、僅かな費用により簡単に製造することができること
が好ましい。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、転がり軸受
を有し、この転がり軸受の外輪がボディに固定可能な支
持体リングと弾性部材を介して結合しているカルダン軸
受であって、弾性部材が転がり軸受の外輪に付設されて
いる２つのゴム湾曲部を有し、このゴム湾曲部が環状
の、又は周囲を取り囲む中空室を形成し、転がり軸受が
支持体リングに弾性的に支持可能であるように、中空室
内に当接緩衝材が配置されていることを特徴とするカル
ダン軸受によって解決される。好ましい実施態様は従属
請求項に記載されている。

【０００７】上記課題の解決のために、本発明では、転
がり軸受の外輪に付設されている２つのゴム湾曲部を有
する弾性部材が環状中空室を形成し、その中空室内で、
転がり軸受が軸受支持体に弾性的に支持可能であるよう
に当接緩衝材が配置されている。軸受支持体内で転がり
軸受を弾性的に支持することにより当接接触は生じず、
それによって当接時の騒音も生じない。この弾性的な当
接緩衝材及び軟弾性的なゴム湾曲部は振動荷重を減衰
し、かつ振動荷重を全ての運転領域において自動車ボデ
ィから十分に絶縁する。中空室内で周囲を取り囲まれて
いる当接緩衝材は、転がり軸受の外輪に形成されている
ゴム湾曲部によって、有害な周辺環境の影響から隔絶さ
れている。それにより当接緩衝材を形成するための材料
は、減衰作用及び絶縁作用に関して最適に決定すること
ができる。多孔質材料を使用することも可能である。

【０００８】弾性部材が、ゴム湾曲部が転がり軸受の外
輪に付設される付設領域においてゴム湾曲部と結合する
ゴムウェブを有し、かつ外輪の外周面に加硫により結合
している一体の加硫部分を形成することが好ましい。こ
のゴムと金属の間の結合は、長寿命であり、工業的に簡
単に製造することができる。この一体の加硫部分は、製
造の際に、半径方向外側に向かって開口する概略Ｕ字形
の断面形状に形成され、射出成形技術により廉価に製造
可能である。このゴム部分は通常のように離型可能であ
る。加硫金型は相応して簡単に製造可能である。

【０００９】規定通りの使用において、当接緩衝材に、
外輪と支持する支持体リングの間で半径方向の初期荷重
がかけられた状態にある場合に、特に良好な振動絶縁性
を達成する。減衰挙動は漸進的に設定することが好まし
い。

【００１０】この場合、当接緩衝材が連続多孔質プラス
チックにより形成されることが好ましい。当接緩衝材は
ゴムジャケットにより保護されるために、過酷な周囲環
境条件に対して十分な安定性を有さない材料も使用する
ことができる。振動減衰及び振動絶縁に対して特に適し
ているのは、連続気泡ポリウレタン発泡体からなる当接
緩衝材である。この材料を使用することによって、カル
ダン軸受の回転振動及び曲げ振動は、特に有効にボディ
から絶縁され、かつこの材料からなる弾性カルダン軸受
は廉価に製造可能である。

【００１１】ゴム湾曲部が、それぞれ半径方向外側部
分、又は終端部分で加硫によりゴム湾曲部と結合した支
持リングを介して、支持体リング、すなわち軸受支持体
に支持可能である場合が好ましい。加硫により結合した
この薄い金属板よりなるリングは補強部材を形成し、か
つ軟弾性のロールベロー又は環状ベローの支持体リング
内における安定な固定を可能にする。

【００１２】環状ベローの中空横断面は、ゴム湾曲部
が、それぞれ実質上Ｃ字形の断面形状を有し、軸方向で
互いに対向して開口するような形状であることが好まし
い。それにより、弾性部材が半径方向並びに軸方向への
極端な偏倚運動に軟弾性的に追従することが可能とな
る。ゴム湾曲部の許容されないほど高い材料応力は、湾
曲部のＣ字形の横断面形状により回避され、このことは
寿命の点でも好ましい。上記したように、環状ベローの
製造の際の加硫部分は、半径方向外側に開口する実質上
Ｕ字形の断面形状を有する。この脚部はカルダン軸受を
組み立てた状態において、凸部が互いに反対側を向く凸
状に曲げられた環状ベローのゴム湾曲部を形成する。環
状ベロー及び当接緩衝材は機能上並列に接続され、作用
する。したがって弾性部材の減衰挙動及び絶縁挙動は、
材料の適切な選択によって及び当接緩衝材の横断面形状
によって及びゴム湾曲部の壁厚によって広範囲に設定す
ることができる。

【００１３】付設されているゴム湾曲部の半径方向外側
部分が、規定通りの使用の際に、軸方向に隣接して、又
は中間リングを介して相互に隔てられて支持体リング内
に配置されていることが好ましい。カルダン軸受を組み
立てた状態で、中間リングによってゴム湾曲部の軸方向
の間隔を設定することができ、それにより環状ベローの
湾曲部の曲がり具合を設定できる。

【００１４】ゴム湾曲部の支持体リング内での固定は、
流れ作業で生産する際に、支持体リングの折り曲げ部に
より行うのが好ましく、この折り曲げ部は、ゴム湾曲部
の半径方向外側部分に対して保持クランプを形成する。
この場合、折り曲げ部は支持体リングの半径方向外側端
面で円周方向に隔置されていることが好ましい。折り曲
げ部の折り曲げ及び半径方向外側部分の押し込みは１つ
の作業工程で行われる。

【００１５】カルダン軸受は、多くの場合、排気ガス排
出装置のすぐ近くのトンネル中に設置されるため、支持
体リングがその外周側において熱シールドを介してボデ
ィに固定されていることが好ましい。この熱シールド
は、弾性部材に対する熱の影響を低減し、それによって
長期にわたり良好な使用特性を保証する。製造に際して
は、この熱シールドが薄い金属板からなるリングとして
構成され、熱シールドに周設されているビードが支持体
リングを保持することが好ましい。

【００１６】弾性部材が接合部を有し、この接合部がそ
れぞれ転がり軸受の外輪の端面で半径方向内側へ突出し
ていることが好ましい。この接合部は、カルダン軸が偏
心運動する際に、軸方向に向かう偏倚運動を形状結合的
に受容するのに適し、それによってゴムと金属の間の結
合の接着結合の負荷を軽減する。

【００１７】軸受支持体、中間リング、熱シールドにそ
れぞれ切欠部又は孔を設けることが好ましい。これらの
孔を介して、中空室は周囲環境と流通可能に接続され、
これらの孔によって中空室内を排気することができる。

【００１８】ゴムと金属の間で特に良好な接着を達成す
るために、転がり軸受の外輪の外周面が構造化（テクス
チャリング）、又は粗面化されていることが好ましい。
この構造化は、化学的、電気化学的又は機械的な表面処
理法によって行われることが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるカルダン軸受
を図１〜３を用いて詳説する。これらの図はそれぞれ模
式的に示してある。

【００２０】図１は、例えば自動車に使用することがで
きる本発明の一実施例を示す。ゴム部材が深溝玉軸受13
の外輪５に加硫により結合され、このゴム部材は２つの
ゴム湾曲部２、２’及びゴムウェブ17から構成されてい
る。ゴム湾曲部２、２’、ゴムウェブ17及び場合により
存在する中間リング９は環状の中空室14を取り囲み、こ
の中空室14の中央領域には当接緩衝材１が配置されてい
る。軸受支持体３内では、ゴム湾曲部２、２’、ゴム湾
曲部の半径方向外側部分19、19’（図３）及び場合によ
り存在する中間リング９が折り曲げ部15によって１つに
まとめられている。支持体リング３は、ゴム湾曲部の半
径方向外側部分19、19’に対する保持クランプを形成す
る。当接緩衝材１は、ゴム湾曲部２、２’と一緒に弾性
部材16を形成し、この弾性部材が転がり軸受13を支持体
リング３内で弾性的に支持する。図１の図面から容易に
理解されるように、中空室14はゴムジャケットとして当
接緩衝材１を取り囲み、当接緩衝材１を有害な環境の影
響から隔絶している。ゴム湾曲部２、２’はそれぞれ断
面形状がＣ字形に構成されている。各Ｃ字形のゴム湾曲
部は、それぞれが対向する湾曲部に対して開口するよう
に構成されている。それにより、ゴム湾曲部２、２’に
よって、概略環状のベローが形成される。

【００２１】図１に図示する実施例において、当接緩衝
材１は長方形の断面を有する弾性変形可能な環状成形体
として図示されているが、他の断面形状とすることも可
能である。本発明の場合には、軸受13の内輪６、転動体
及び外輪５を介して弾性部材16へと伝達される振動は、
主に当接緩衝部１により減衰され、自動車のボディから
絶縁される。外輪５と支持体リング３の間の環状ギャッ
プ、すなわちゴム湾曲部２、２’、ゴムウェブ17及び場
合により存在する中間リング９により形成される環状の
中空室14内に延在する当接緩衝材１の材料及び半径方向
の初期荷重に応じて、広範囲な運転領域において減衰特
性及び絶縁特性が保証される。当接緩衝材が予め初期荷
重をかけられた状態で環状ギャップ内に配置されている
場合、漸進的減衰挙動が設定される。極端な偏倚運動が
生じても、当接による騒音は発生しない。ゴム湾曲部
２、２’の弾性挙動は壁厚、形状及び使用する材料に依
存する。ゴム湾曲部２、２’は当接緩衝部１に対して機
能上並列に接続され、作用する。ゴム湾曲部２、２’の
Ｃ字形の断面構造により過剰な変形が回避される。この
弾性支持はカルダン軸受の長期にわたる使用を可能とす
る。

【００２２】中空室14を排気するために、中間リング
９、支持体リング３、熱シールド４に切欠部又は孔21、
11、12が設けられている。図１では、これらの切欠部
は、ゴムジャケット又はゴム湾曲部２、２’、ゴムウェ
ブ17、中間リング９により取り囲まれた室14を周囲環境
20と流通可能に結合している孔として示されている。ゴ
ム湾曲部２、２’の半径方向外側部分、すなわち終端部
分19、19’において、それぞれ支持リング10、10’が終
端部分と加硫により結合している。これはゴム湾曲部
２、２’の半径方向外側部分又はエラストマーを補強
し、支持体リング３内への固定を容易にする。

【００２３】多くの場合、カルダン軸受は乗用車におい
てカルダン軸トンネル内に設けられ、そのトンネル内に
は乗用車の排気ガス排出装置の結合管も延在している。
カルダン軸受の許容できない加熱を避けるために、軸受
支持体を熱シールドにより熱の影響に対して保護するこ
とが好ましい。この種の熱シールド４は、図１中におい
て斜線で描いてある。図示された実施例において、支持
体リング３はビード18、18’により保護シールド４内に
保持されている。この保護シールド４は図１には図示さ
れていないボディに固定されている。

【００２４】カルダン軸受を経済的に製造する観点で
は、弾性部材16を転がり軸受13の外輪５に直接固定する
ことが好ましい。図示する好ましい実施態様において、
この弾性部材16は外輪５の外周面７に加硫により結合し
ている加硫部分として構成されている。ゴムと金属の間
の極めて良好な付着は、軸受の金属外周面７が化学的、
電気化学的又は機械的表面処理法により粗面化又は構造
化されていることによって達成される。

【００２５】さらに、図１に示す弾性部材16は、転がり
軸受13の軸方向端面でそれぞれ半径方向内側に突出して
いる接合部８を備えている。これによって、極めて持続
的なゴムと金属の間の結合が達成され、このゴムと金属
の間の結合は、転がり軸受13が頻繁に繰り返される極端
な偏倚及び偏心運動を受容する場合にも、長期の使用期
間にわたり安定である。

【００２６】図１〜３は、それぞれ本発明によるカルダ
ン軸受の取付状態を示す。製造の際、ゴム湾曲部の半径
方向外側部分又は終端部分19、19’は相互に接している
のではなく、すでに上記したように、加硫金型中ではＵ
字形の断面形状を有する。規定通りの使用の際、ゴム湾
曲部２、２’に曲げられている環状ベローのＵ字形の断
面形状の脚部は、ゴムウェブ17を介して結合している。
この形状は流れ作業で生産する際に好ましい。なぜなら
ば、加硫金型は簡単に構築することができ、エラストマ
ー部材、ゴム部材は通常容易に離型できるためである。
図３において拡大して示されているように、両方のゴム
湾曲部２、２’の半径方向外側部分又は終端部分19、1
9’は支持体リング３の折り曲げ部15によって相互に固
定されている。各終端部分19、19’内に薄い金属板から
なるリング形状の補強部材10、10’が加硫により結合さ
れている。このように、場合により中間リング９との関
係で、環状ベローは支持体リング３内で安定に固定され
る。図３に示す部分断面図は、支持体リング３の折り曲
げ部15が、保持クランプのように機能して、ゴム湾曲部
の半径方向外側部分、終端部分19、19’と結合すること
を示している。支持体リング３、中間リング９、熱シー
ルド４にそれぞれ設けられている孔11、21、12は、すで
に上記したように、中空室14を排気するために利用され
る。

【００２７】当接緩衝材１として広範囲の弾性材料を使
用することが可能である。ゴム湾曲部２、２’及び支持
体リング３により形成される保護ゴムジャケットによ
り、当接緩衝材１は外部の影響、例えば湿分及び／又は
粉塵による汚染から十分に保護されている。これは当接
緩衝材の材料の老化を抑制する点で好ましく、当接緩衝
材１としての減衰材料を選択する際に周囲環境に考慮す
る必要がないことを意味する。当接緩衝材の材料はそれ
ぞれの使用状況に対して最適に適合させることができ
る。それにより当業者は、広範囲に選択可能な弾性材料
として連続気泡発泡材料を使用することができる。マイ
クロセルポリウレタンは材料として特に好ましい。もち
ろん当接緩衝材は同じ又は異なる材料の複数の環状層か
ら形成することができ、それによって例えば漸進的減衰
特性を設定することができる。

【００２８】ゴム湾曲部２、２’は比較的薄い壁として
形成することができ、かつショア硬度の小さい材料によ
って形成することができる。エラストマー中の歪み作用
はわずかであり、これはゴム湾曲部の寿命にとって好ま
しい。

【００２９】ゴムウェブ17又は外輪５の外周面７での当
接緩衝材１の固定は、例えば加硫による結合又は接着に
より行うことができる。

【００３０】図２は、図１を側面から見た図である。図
２には、支持体リング３の折り曲げ部15が、支持体リン
グ３の半径方向外側の端面に沿って、円周方向に隔置さ
れていることが示されている。

【００３１】

【発明の効果】本願発明は、転がり軸受を有し、この転
がり軸受の外輪がボディに固定可能な支持体リングと弾
性部材を介して結合しているカルダン軸受であって、弾
性部材（16）が転がり軸受（13）の外輪（５）に付設さ
れている２つのゴム湾曲部（２、２’）を有し、このゴ
ム湾曲部（２、２’）が環状の中空室（14）を形成し、
転がり軸受（13）が支持体リング（３）に弾性的に支持
可能であるように、中空室（14）内に当接緩衝材（１）
が配置されていることを特徴とするカルダン軸受であ
る。この構成によって、全ての運転領域においてカルダ
ン軸受の振動を自動車ボディから十分に遮断する半径方
向及び軸方向で可撓性を示すカルダン軸受が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカルダン軸受の好ましい実施態様
の断面図を表す。

【図２】図１を側面から見た図を表す。

【図３】ゴム湾曲部の半径方向に向かって外側にある部
分の範囲内での図１の拡大した部分断面図を表す。

【符号の説明】

１当接緩衝材２ゴム湾曲部３軸受支持体４熱シールド５外輪６内輪７金属外周面８接合部９中間リング１０支持リング１１切欠部１２切欠部１３転がり軸受１４中空室１５折り曲げ部１６弾性部材１７ゴムウェブ１８ビード１９終端部分２１切欠部

フロントページの続きＦターム(参考） 3D042 AA08 AB01 DC02 DC05 3J012 AB07 BB01 DB07 DB08 DB13 FB10 GB01 3J017 AA03 CA01 CA06 DA10 DB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転がり軸受を有し、この転がり軸受の外
輪がボディに固定可能な支持体リングと弾性部材を介し
て結合しているカルダン軸受であって、前記弾性部材（16）が前記転がり軸受（13）の外輪
（５）に付設されている２つのゴム湾曲部（２、２’）
を有し、このゴム湾曲部（２、２’）が環状の中空室
（14）を形成し、前記転がり軸受（13）が前記支持体リ
ング（３）に弾性的に支持可能であるように、前記中空
室（14）内に当接緩衝材（１）が配置されていることを
特徴とするカルダン軸受。
【請求項２】前記弾性部材（16）が、一体的な加硫部
分を形成するように付設領域で前記ゴム湾曲部（２、
２’）を結合するゴムウェブ（17）を有し、前記加硫部
分が前記外輪（５）の外周面（７）に加硫により接続さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のカルダン軸
受。
【請求項３】規定通りの使用時に、前記当接緩衝材
（１）に、前記外輪（５）と前記支持体リング（３）の
間で半径方向の初期荷重がかけられていることを特徴と
する請求項１又は２に記載のカルダン軸受。
【請求項４】前記当接緩衝材（１）が、好ましくは連
続気泡ポリウレタン発泡体からなる連続多孔質プラスチ
ックにより形成されていることを特徴とする請求項１か
ら３までのいずれか１項に記載のカルダン軸受。
【請求項５】前記各ゴム湾曲部（２、２’）が、それ
ぞれ半径方向外側部分（19、19’）で加硫により結合さ
れている支持リング（10、10’）により前記支持体リン
グ（３）に支持可能であることを特徴とする請求項１か
ら４までのいずれか１項に記載のカルダン軸受。
【請求項６】前記半径方向外側部分（19、19’）が、
規定通りの使用時に、軸方向で隣接して又は中間リング
（９）により隔てられて前記支持体リング（３）内に配
置されていることを特徴とする請求項５に記載のカルダ
ン軸受。
【請求項７】前記ゴム湾曲部（２、２’）が、実質上
Ｃ字形の断面形状を有し、軸方向で互いに対向する湾曲
部に向かって開口するように構成されていることを特徴
とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のカル
ダン軸受。
【請求項８】前記支持体リング（３）が折り曲げ部
（15）を有し、この折り曲げ部（15）が前記半径方向外
側部分（19、19’）に対する保持クランプを形成してい
ることを特徴とする請求項５又は６に記載のカルダン軸
受。
【請求項９】前記折り曲げ部（15）が、前記支持体リ
ング（３）の端面で円周方向に隔置されていることを特
徴とする請求項８に記載のカルダン軸受。
【請求項１０】前記支持体リング（３）が、外周面側
で熱シールド（４）を介してボディに固定されているこ
とを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記
載のカルダン軸受。
【請求項１１】前記熱シールド（４）が、薄い金属板
からなるリングとして形成され、前記熱シールドに周設
されているビード（18、18’）が前記支持体リング
（３）を保持することを特徴とする請求項１０に記載の
カルダン軸受。
【請求項１２】前記弾性部材（16）が接合部（８）を
有し、この接合部（８）が前記転がり軸受（13）の端面
で半径方向内部に突出していることを特徴とする請求項
１から１１までのいずれか１項に記載のカルダン軸受。
【請求項１３】前記中空室（14）を排気するための切
欠部（11；12；21）が設けられ、この切欠部（11；12；
21）が周囲環境（20）と流通可能に接続されていること
を特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記
載のカルダン軸受。
【請求項１４】前記外輪（５）の外周面（７）が電気
化学的に構造化されていることを特徴とする請求項１か
ら１３までのいずれか１項に記載のカルダン軸受。